Twoja przeglądarka nie obsługuje HTML5
Scientists Create First Full-Size 3D Printed Human Heart Model
Amerykańscy naukowcy twierdzą, że stworzyli pierwszy pełnowymiarowy model ludzkiego serca przy użyciu technologii druku 3D.
Model został wykonany przy użyciu specjalnie opracowanej drukarki 3D, która wykorzystuje biomateriały do wytworzenia struktury i tkanek podobnych do prawdziwego ludzkiego serca.
Badacze twierdzą, że model serca może być użytecznym narzędziem do szkolenia profesjonalistów medycznych w operacjach związanych z funkcjonowaniem ludzkiego serca. Może ono również posłużyć jako podstawa do nowych badań nad sposobami wykorzystania technologii druku 3D do produkcji w pełni sprawnych serc, które można zastąpić u ludzi.
Badaniami kierował zespół inżynierów z amerykańskiego Carnegie Mellon University. Wyniki zostały niedawno opublikowane w ACS Biomaterials Science and Engineering.
Zespołem kierował profesor inżynierii biomedycznej Adam Feinberg. Zespół już wcześniej opracował drukarkę 3D, która mogła „bioprintować” kolagen. Kolagen jest głównym białkiem strukturalnym, które znajduje się w tkankach całego ludzkiego ciała.
Celem najnowszego projektu było wykorzystanie tej samej technologii biodruku do stworzenia realistycznego, pełnowymiarowego modelu ludzkiego serca.
Feinberg powiedział w oświadczeniu, że jego zespół był w stanie stworzyć taki model, który lekarze mogą dokładnie zbadać, aby przygotować się do operacji serca. Ale nowo stworzone modele pozwalają również lekarzom „manipulować” sercem, aby doświadczyć reakcji podobnych do pracy z prawdziwą tkanką, dodał.
Naukowcy stworzyli już wcześniej drukowane w 3D modele ludzkiego serca. Ale te modele były wykonane z twardszych substancji – takich jak plastik czy guma – które nie były skuteczne w kopiowaniu miękkiej tkanki znajdującej się w ludzkim sercu.
Nowy proces drukowania 3D również nie był łatwy, powiedział zespół Carnegie Mellon. Wynika to z faktu, że miękkie materiały, takie jak kolagen, zaczynają się jako ciecz. Kiedy takie substancje są drukowane w powietrzu, szybko zapadają się w trakcie procesu.
Badacze wymyślili więc własną metodę drukowania 3D miękkich materiałów. Metoda ta wykorzystuje substancję żelatynową do otaczania struktur podczas drukowania, aby się nie zapadały.
Nowy model serca zespołu został wykonany z materiału zwanego alginatem, miękkiej, naturalnej substancji wytwarzanej z wodorostów. Naukowcy twierdzą, że alginat ma bardzo podobne właściwości do tkanek, z których zbudowane jest ludzkie serce.
Na przykład, badacze przetestowali wydrukowany w 3D materiał ze szwami, których lekarze używają do zamykania ran podczas operacji. Zespół stwierdził, że alginat był w stanie rozciągnąć się tak, aby wesprzeć szwy.
Po udoskonaleniu procesu, naukowcy wprowadzili dodatkowe zmiany w drukarce 3D, aby móc produkować większe obiekty. Byli w stanie wykorzystać obrazy MRI pacjenta do wymodelowania i wydrukowania pełnowymiarowego ludzkiego serca. MRI to skrót od magnetic resonance imaging, systemu służącego do tworzenia elektronicznych obrazów organów wewnątrz ciała.
Zespół Feinberga eksperymentował również z kawałkami tkanki zaprojektowanymi w celu skopiowania funkcji poszczególnych elementów serca – takich jak zastawki, które otwierają się i zamykają oraz realistyczne naczynia krwionośne.
Badacze twierdzą, że udało im się również wydrukować 3D model tętnicy serca, który mógłby zostać wykorzystany do szkolenia lekarzy. Grupa twierdzi, że te same metody mogą zostać wykorzystane do tworzenia innych realistycznych modeli organów, takich jak wątroby czy nerki.
Były student Carnegie Mellon Eman Mirdamadi był kolejnym głównym badaczem w projekcie. Przyznał on, że „poważne przeszkody” wciąż uniemożliwiają procesowi bioprintingu wyprodukowanie pełnowymiarowego, funkcjonalnego ludzkiego serca. Ale najnowszy postęp pomaga ustanowić „fundamentalne podstawy” dla takich wysiłków, powiedział w oświadczeniu.
Jestem Bryan Lynn.
Bryan Lynn napisał tę historię dla VOA Learning English, na podstawie raportów z Carnegie Mellon i ACS Biomaterials Science and Engineering. był redaktorem.
Chcemy usłyszeć od Ciebie. Napisz do nas w sekcji komentarzy i odwiedź naszą stronę na Facebooku.
Quiz – Naukowcy tworzą pierwszy pełnowymiarowy model ludzkiego serca wydrukowany w 3D
Words in This Story
Druk 3D – n. proces drukowania stałego obiektu z modelu cyfrowego poprzez drukowanie wielu oddzielnych warstw obiektu
funkcja – n. sposób, w jaki coś działa lub funkcjonuje
manipulacja – v. kontrolowanie czegoś za pomocą rąk
żelatyna – n. przezroczysta substancja wytwarzana z kości zwierzęcych, używana do produkcji niektórych produktów spożywczych i innych substancji
wodorosty – n. rodzaj rośliny rosnącej w morzu
szew – n. szew używany do zszycia cięcia lub rany w ciele osoby
zastawka – n. część serca, która kontroluje ilość przepływającej krwi
tętnica – n. gruba rura, która przenosi krew z serca do innych części ciała
Przeszkoda – n. problem, z którym trzeba się uporać przed osiągnięciem dalszych postępów
Prace ziemne – n. praca, która jest wykonywana w ramach przygotowania do pracy, która będzie wykonywana później